结构设计赛试题草稿 - 副本.doc

结构设计赛细则一、竞赛题目 高层结构模型设计与制作。二、竞赛内容 结构选型、结构设计、结构模型制作、结构模型加载试验。三、竞赛对象和形式全日制在校本科生，2-4人组队参赛，各队独立设计制作。鼓励跨年级、跨专业组队。四、竞赛要求（一）参赛要求（1）各参赛队应独立设计制作，每人只允许参加一个参赛队，比赛期间不得换人，若有参赛队员因参赛原因退出，则缺人比赛。（2）每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名，针对作品准备不少于1分钟的叙述介绍。（3）各参赛队必须在规定的时间参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处理。理论方案要求（二）理论方案要求各个参赛队比赛之前应向组委会提交本队的理论方案（1）理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图。设计说明书应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图。注：方案图可以由CAD绘制，拍摄照片等形式。方案构思应包含荷载分析，内力分析，承载能力估算等。 （2）理论方案封面必须注明作品名称、参赛队员姓名和专业，正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。（3）理论方案要求用A4纸打印，一式五份于规定时间交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。（三）模型设计要求 (1) 模型制作材料：模型制作材料为木条、502胶，砂纸、刻刀、钢尺和铅笔，材料力学性能见附录（仅供参考）。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则，一经查实，将直接取消其参赛资格。(2) 模型制作要求：A.模型高度为 700mm 3mm ，加载装置的底面内尺寸为 150mm 250mm 。模型顶部必须提供足够的平面尺寸，即结构顶部中央应有面积不小于90mm150mm的加载面，加载面为水平面，并且能使加载钢板置于加载面上，只要求在加载时具有足够的刚度，平面不必满铺，加载板不能作为结构的主要构件，模型最高点应与加载板底面接触。加载钢板形心位于通过加载支点所在平面的中心的法线上，如图1所示，模型最高点应与加载板底面接触。B. 结构包括支承骨架和围护材料两部分。支承骨架由木条制成，形式不限。围护材料采用120g 的保鲜膜，由组委会统一提供，各队自行裁剪粘贴。要求围护材料在外观上必须全部覆盖结构模型的外部（顶面可以不覆盖）；即模型的侧立面围护材料不得出现空隙（见图）C为便于测量，在模型650mm高处从模型背面的右侧引出一段长50mm宽50mm的L型梯段，并在延伸处加一个面积50*50的挡风板。如图（四）模型加载试验要求采用在模型结构顶面加竖向静载和水平风荷载的方式考核各队模型的刚度和承载力。A各参赛队按抽签顺序进行加载；B模型称重：将制作好的模型（不含支座螺栓）在未连接过渡钢板前称重（精度0.1g），螺栓按每个2g另计，最后将称重结果与螺栓重量累加，作为考核模型重量的依据；（1）荷载施加A在模型顶面竖向静力加载5Kg：竖向荷载分2级加载，每级加载5Kg。风吹时动态加载5kg。每级加载待目测变形稳定后再加下一级荷载。全部加载完毕后，计时10秒后，模型不被破坏方可进行风力加载；B.施加水平风力：原竖向加载5 Kg保持不变，在悬挑屋盖前1m处设置一鼓风机，进行两档风速加载，第一档为9m/s(作用30s)，第二档为12m/s。测量并记录9m/s风速下顶层最大位移（见图），记为d；测量位移均取绝对值；12m/s风速下仅考察结构极限承载力，不记录结构位移。C. 进行12m/s风速加载(作用30s)，考察模型的极限承载能力，模型出现损坏即视为比赛失败；模型损坏的标志为模型任何构件包括覆面材料或连接发生明显破损。（2）位移测量采用非接触式测量方式记录风力作用下的顶面侧移，顶面处背风面檐口居中位置设置一个位移测量点，如图二所示。测量时，首先剔除加载初期（前5秒）的非平稳段，然后自动记录该测量点动态反应时程中的最大动位移，取绝对值，作为该测量点的风振极值响应考核指标，记为d，该值将作为考量结构水平刚度的依据。（五）模型安装、加载及测试步骤（1）赛前准备A各个参赛队按抽签顺序进行加载B模型称重：将制作好的模型称重，作为考核模型重量的依据。（2）加载及测试步骤加载过程由本模型制作者自行完成，参赛队员可以都上台进行操作，但是需要听从大赛组织人员的指引，不得违规操作。加载试验结束后由参赛队员自行卸载，各参赛队将模型交由评审委员会审查，由评审委员会主席宣布加载试验是否成功。A参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟；B安装结构到加载台，将加载钢板缓慢放到模型顶面指定位置处；C保持加载重物放置于顶面不变，启动风机连续施加两档风载，并通过位移计进行记录；D. 如在以上过程中出现模型损坏，则视为比赛失败。五、评审规则及分值 评分规则：总分为100分，包括结构造型与体系、理论分析、额外加载、叙述答辩和加载试验5个方面。（一）结构造型与体系（10分）按模型结构的构思、造型和结构体系的合理性、实用性和创新性评分。（二）理论分析（10分）按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、正确性评分。（三）额外加载（10分）在原有动态加载的基础上参赛队可以根据自己的需要最多加载10kg的额外加载。额外加载的分数S=x2/10,x为额外加载的质量。（四）叙述答辩（10分）按现场叙述和答辩情况，由评委当场给分。（五）加载试验（60分）加载过程中，如果出现结构倒塌，将视为加载失败，退出加载试验。完成加载试验的模型，按以下方法计分：（1）竖向静力加载表现（30分）在所有成功完成竞赛的模型中，质量最轻者得30分，最重者得5分，其余队模型的重量分数S1按下式计算：式中：Mmin为重量最轻者的质量，Mmax为重量最重者的质量，M1为所考察模型的质量，单位g。本项所得分数保留小数点后两位。或计算方法为： （2）水平结构刚度表现（30分）在所有成功完成竞赛的模型中，综合位移最小者得30分，最大者得5分，其余各队模型的刚度分数S2按下式计算：式中：D为所考察模型的水平位移绝对值，Dmax为所有模型中的最大位移，Dmin为所有模型中的最小位移，单位mm；本项所得分数保留小数点后两位。以上各项得分相加，分数最高者优胜。并且由评委最终决定参赛作品的名次。初赛只进行加载试验，得分前十名进入决赛。比赛加载过程中各种自然因素如现场的风力等不考虑，模型是否合格将由评委评论，若评委认定违规将失去比赛资格。如果对比赛规则有任何疑问，请电话咨询或前往咨询处咨询，如果参赛者自行理解出错，组委会不负任何责任。本次比赛最终解释权归土木与水利工程学院科创中心所有。参考资料制作模型 材料规格几何尺寸（mm）